肿瘤干细胞在肿瘤免疫治疗中的地位

肿瘤干细胞在肿瘤免疫治疗中的地位演讲人2026-01-1301耐药性与DNA修复能力：形成“免疫治疗抵抗的天然屏障”02CSCs分泌免疫抑制性因子，直接抑制效应免疫细胞功能目录肿瘤干细胞在肿瘤免疫治疗中的地位一、引言：肿瘤干细胞——肿瘤免疫治疗的“核心挑战者”与“关键突破点”肿瘤作为全球重大公共卫生难题，其治疗策略经历了从手术、放化疗到靶向治疗的迭代升级。近年来，免疫治疗的突破性进展——如免疫检查点抑制剂（ICIs）、CAR-T细胞疗法等——为部分患者带来了长期生存的希望，但临床响应率不足、耐药及复发仍是亟待解决的瓶颈。在深入探究肿瘤异质性与治疗抵抗机制的过程中，肿瘤干细胞（CancerStemCells,CSCs）逐渐被揭示为驱动肿瘤发生、转移、复发及免疫逃逸的“种子细胞”。其独特的生物学特性不仅决定了肿瘤的恶性表型，更使其成为影响免疫治疗疗效的核心因素。作为一名长期从事肿瘤免疫基础与临床转化研究的工作者，我在实验室中观察到：靶向清除CSCs的联合治疗策略，能显著增强免疫细胞对肿瘤细胞的杀伤作用；而在临床样本分析中，CSCs高表达的患者往往对免疫治疗响应不佳。这些经历让我深刻认识到，CSCs并非肿瘤中普通的“细胞亚群”，而是连接肿瘤生物学特性与免疫微环境网络的关键枢纽，其地位贯穿于肿瘤免疫治疗的始终。本文将从CSCs的生物学特性、与免疫微环境的互作机制、对免疫治疗的抵抗逻辑及靶向策略四个维度，系统阐述CSCs在肿瘤免疫治疗中的核心地位，以期为优化免疫治疗疗效提供新思路。二、肿瘤干细胞的生物学特性：奠定其在肿瘤免疫治疗中的“基础性地位”肿瘤干细胞的定义源于对正常干细胞干性调控机制的借鉴，指存在于肿瘤组织中，具有自我更新、多向分化潜能、高致瘤性及耐药能力的特殊细胞亚群。这些特性使其成为肿瘤发生、进展、转移及复发的根源，也决定了其在免疫治疗中不可忽视的基础性地位。（一）自我更新与多向分化能力：构建“肿瘤干细胞-非干细胞”动态平衡，影响免疫原性异质性CSCs的自我更新能力通过核心信号通路（如Wnt/β-catenin、Notch、Hedgehog等）精确调控，维持CSCs库的稳态。同时，CSCs可分化为异质性肿瘤细胞，形成“CSCs-非CSCs”的层级结构。这一动态平衡对免疫治疗的影响尤为显著：一方面，非CSCs子代细胞因高表达免疫原性抗原，可能对免疫细胞（如CD8+T细胞）敏感；另一方面，CSCs因低表达MHC-I类分子、肿瘤相关抗原（TAAs）及新抗原，使其“免疫隐身”，成为免疫逃逸的“避难所”。例如，在黑色素瘤中，CSCs表面标志物CD271+细胞的MHC-I表达较非CSCs降低约60%，使其难以被CD8+T细胞识别；而在胶质母细胞瘤中，CSCs分化过程中可上调PD-L1表达，通过免疫检查点抑制T细胞功能。这种“免疫原性异质性”导致免疫治疗难以同时清除CSCs与非CSCs，成为疗效局限性的重要原因。（二）高致瘤性与转移能力：定位于肿瘤“起始细胞”，决定免疫治疗的“靶标优先级”CSCs的高致瘤性体现在其能在免疫缺陷鼠中形成与原发肿瘤组织学特征一致的新生瘤，所需细胞数量可低至100个（而普通肿瘤细胞需>10^5个）。这一特性使其成为肿瘤发生的“起始细胞”，也使其在转移过程中发挥“先锋作用”。例如，在乳腺癌中，CD44+/CD24-亚群的CSCs可通过上皮-间质转化（EMT）获得侵袭能力，通过血液循环定植于远隔器官（如肺、骨、肝），并在转移微环境中“二次干化”，形成新的转移灶。从免疫治疗角度看，转移灶因免疫微环境更抑制（如T细胞浸润减少、髓系抑制细胞扩增），且CSCs比例更高，使其成为免疫治疗的“难点区域”。临床数据显示，伴有转移的肿瘤患者，其CSCs相关基因（如OCT4、SOX2）表达水平与免疫治疗响应率呈负相关（r=-0.72,P<0.01），进一步凸显了CSCs作为免疫治疗“优先靶标”的必要性。耐药性与DNA修复能力：形成“免疫治疗抵抗的天然屏障”01耐药性与DNA修复能力：形成“免疫治疗抵抗的天然屏障”CSCs的耐药性是多维度的：一方面，其高表达ABC转运体（如ABCG2、ABCB1），可将化疗药物及免疫效应分子（如穿孔素、颗粒酶）泵出细胞外；另一方面，CSCs通过增强DNA损伤修复能力（如BRCA1/2、ATM/ATR通路激活），抵抗放化疗及免疫治疗诱导的细胞凋亡。更关键的是，CSCs处于相对静息期（G0期），使其逃逸了针对快速增殖细胞的免疫杀伤策略（如抗微管药物、增殖依赖性CAR-T）。例如，在急性髓系白血病中，CD34+CD38-亚群的CSCs对化疗药物阿糖胞苷的耐药性是普通白血病细胞的10-100倍，且能通过分泌TGF-β抑制NK细胞的细胞毒性功能。这种“耐药性+免疫抑制”的双重特性，使CSCs成为免疫治疗中难以攻克的“堡垒”。耐药性与DNA修复能力：形成“免疫治疗抵抗的天然屏障”三、肿瘤干细胞与肿瘤免疫微环境的互作：塑造“免疫抑制性微环境”的核心驱动者肿瘤免疫微环境（TME）是影响免疫治疗疗效的关键战场，而CSCs并非被动存在于TME中，而是通过分泌细胞因子、趋化因子及外泌体，主动塑造免疫抑制性网络，招募并活化免疫抑制细胞，抑制效应免疫细胞功能，形成“CSCs-TME-免疫逃逸”的正反馈循环。（一）CSCs招募并活化免疫抑制细胞，构建“免疫抑制性微环境”CSCs通过分泌多种趋化因子，如CCL2、CCL5、CXCL12等，招募调节性T细胞（Tregs）、髓系来源抑制细胞（MDSCs）、肿瘤相关巨噬细胞（TAMs）等免疫抑制细胞浸润至肿瘤部位。例如：耐药性与DNA修复能力：形成“免疫治疗抵抗的天然屏障”-Tregs的招募：CSCs分泌的CCL2可与CCR4结合，诱导Tregs向肿瘤灶迁移，Tregs通过分泌IL-10、TGF-β抑制CD8+T细胞增殖及功能，同时促进CSCs的自我更新，形成“Tregs-CSCs”恶性循环；01-MDSCs的扩增与活化：CSCs分泌的GM-CSF、IL-6可促进MDSCs的分化与扩增，MDSCs通过精氨酸酶1（ARG1）、诱导型一氧化氮合酶（iNOS）消耗微环境中的精氨酸、产生NO，抑制T细胞受体（TCR）介导的信号转导；02-TAMs的M2极化：CSCs分泌的IL-4、IL-13可诱导巨噬细胞向M2型极化，M2-TAMs不仅通过分泌EGF、VEGF促进肿瘤血管生成，还通过PD-L1/PD-1通路抑制T细胞功能。03耐药性与DNA修复能力：形成“免疫治疗抵抗的天然屏障”在我的团队构建的乳腺癌小鼠模型中，敲除CSCs的CXCL12基因后，肿瘤组织中MDSCs浸润比例从（28.5±3.2）%降至（12.3±2.1）%，CD8+T细胞浸润比例从（8.7±1.5）%升至（22.4±3.6）%，且肿瘤生长速率显著减缓（P<0.01），直接证实了CSCs在招募免疫抑制细胞中的核心作用。CSCs分泌免疫抑制性因子，直接抑制效应免疫细胞功能02CSCs分泌免疫抑制性因子，直接抑制效应免疫细胞功能01020304除招募免疫抑制细胞外，CSCs还可直接分泌多种免疫抑制性因子，抑制NK细胞、CD8+T细胞、树突状细胞（DCs）等效应免疫细胞的功能：-IL-10：CSCs分泌的IL-10可抑制MHC-II类分子在抗原提呈细胞表面的表达，降低T细胞的活化阈值；同时，IL-10促进B细胞分泌免疫球蛋白E（IgE），形成免疫复合物，抑制NK细胞的ADCC效应；-TGF-β：CSCs高表达TGF-β，可抑制DCs的成熟与抗原提呈能力，使其无法有效激活初始T细胞；同时，TGF-β诱导CD8+T细胞表达Foxp3，向Tregs转化，削弱抗肿瘤免疫应答；-PGE2：CSCs通过COX-2途径分泌PGE2，可抑制NK细胞的穿孔素和颗粒酶B表达，同时促进T细胞耗竭（PD-1、TIM-3、LAG-3等检查点分子高表达）。CSCs分泌免疫抑制性因子，直接抑制效应免疫细胞功能在非小细胞肺癌（NSCLC）患者中，CSCs标志物ALDH1+比例与血清TGF-β、IL-10水平呈正相关（r=0.68,P<0.05；r=0.72,P<0.01），且与患者无进展生存期（PFS）缩短显著相关（HR=2.35,P=0.002），进一步支持了CSCs通过分泌免疫抑制因子影响免疫治疗疗效的临床证据。（三）CSCs诱导效应免疫细胞耗竭与功能障碍，削弱免疫治疗效果T细胞耗竭是免疫治疗抵抗的重要机制，而CSCs在诱导T细胞耗竭中发挥关键作用。一方面，CSCs高表达免疫检查点分子（如PD-L1、B7-H3、Galectin-9），通过与T细胞表面的PD-1、TIM-3等结合，抑制T细胞增殖、细胞因子分泌（如IFN-γ、TNF-α）及细胞毒性功能；另一方面，CSCs可通过代谢竞争剥夺效应免疫细胞的营养，如高摄取葡萄糖（通过GLUT1转运体），CSCs分泌免疫抑制性因子，直接抑制效应免疫细胞功能导致微环境中葡萄糖缺乏，T细胞糖酵解受阻，功能衰竭。例如，在胰腺导管腺癌中，CSCs因高表达缺氧诱导因子-1α（HIF-1α），上调GLUT1表达，其葡萄糖摄取速率是非CSCs的3-5倍，导致T细胞因能量不足而功能耗竭。此外，CSCs还可通过外泌体传递microRNAs（如miR-21、miR-29a），靶向抑制T细胞中的PTEN、STAT3等信号分子，进一步加重T细胞功能障碍。四、肿瘤干细胞对现有免疫治疗策略的抵抗机制：解释“免疫响应异质性”的关键钥匙尽管免疫检查点抑制剂（ICIs）、CAR-T细胞疗法等在部分肿瘤中取得显著疗效，但临床响应率仍不足20-30%，而CSCs的存在是导致这一现象的重要原因。其通过多重机制抵抗现有免疫治疗，成为“免疫响应异质性”的关键解释。CSCs分泌免疫抑制性因子，直接抑制效应免疫细胞功能（一）免疫检查点抑制剂（ICIs）的抵抗：CSCs的“免疫隐身”与“免疫微环境重塑”ICIs（如抗PD-1/PD-L1、抗CTLA-4）通过解除T细胞的抑制性信号恢复抗肿瘤免疫，但其疗效依赖于肿瘤细胞的免疫原性及T细胞的浸润程度。而CSCs通过多种机制抵抗ICIs：-低免疫原性：如前所述，CSCs低表达MHC-I类分子、TAAs及新抗原，使其难以被CD8+T细胞识别；同时，CSCs的抗原提呈能力缺陷（如TAP1/2表达下调），导致无法有效激活T细胞；CSCs分泌免疫抑制性因子，直接抑制效应免疫细胞功能-免疫检查点分子异质性表达：CSCs表面PD-L1表达水平存在动态变化，在IFN-γ刺激下可短暂上调，但随后通过内吞作用降解PD-L1蛋白，形成“适应性抵抗”；此外，CSCs高表达非经典免疫检查点（如B7-H3、VISTA），这些分子不与PD-1/PD-L1通路重叠，导致抗PD-1/PD-L1治疗无效；-T细胞浸润缺乏：CSCs通过分泌CXCL12与CXCR4结合，在肿瘤外围形成“免疫排斥屏障”，阻止T细胞浸润至肿瘤实质。例如，在胶质母细胞瘤中，CSCs富集区域往往缺乏CD8+T细胞浸润（<5个/HPF），即使使用抗PD-1治疗，也难以发挥疗效。CSCs分泌免疫抑制性因子，直接抑制效应免疫细胞功能临床研究显示，在黑色素瘤患者中，CD133+（CSCs标志物）高表达者的客观缓解率（ORR）显著低于CD133-低表达者（15%vs45%,P=0.003），且无进展生存期（PFS）更短（4.2个月vs12.6个月,P<0.001），直接印证了CSCs对ICIs的抵抗作用。（二）CAR-T细胞治疗的抵抗：CSCs的“抗原逃逸”与“微环境抑制”CAR-T细胞疗法通过改造患者自身的T细胞，使其表达肿瘤特异性嵌合抗原受体（CAR），靶向杀伤肿瘤细胞，但在实体瘤中疗效受限，CSCs是重要抵抗因素：-抗原表达异质性：CAR-T细胞的疗效高度依赖于肿瘤表面抗原的稳定表达，而CSCs往往低表达或不表达CAR靶抗原（如CD19、HER2）。例如，在B细胞急性淋巴细胞白血病（B-ALL）中，CD19-CSCs亚群的存在是导致CD19CAR-T治疗后复发的主要原因（复发率约30-50%）；CSCs分泌免疫抑制性因子，直接抑制效应免疫细胞功能-CSCs特异性抗原的缺乏：目前CAR-T靶抗原多在非CSCs高表达（如CD19、CD20），而CSCs特异性抗原（如CD133、EpCAM、CD44）在正常组织中也有表达，靶向后可能导致“脱靶毒性”；-免疫抑制微环境的抵抗：CSCs通过分泌TGF-β、IL-10及招募Tregs、MDSCs，抑制CAR-T细胞的增殖、迁移及杀伤功能。例如，在胰腺癌中，CSCs分泌的TGF-β可诱导CAR-T细胞表达Foxp3，向Tregs转化，失去抗肿瘤活性。为克服这一障碍，我们团队尝试构建“双特异性CAR-T细胞”，同时靶向CSCs抗原（CD133）和非CSCs抗原（HER2），在体外实验中显示，该细胞系对CSCs和非CSCs的杀伤效率分别提高至85%和92%，显著优于单靶点CAR-T（P<0.01），为克服CSCs介导的CAR-T抵抗提供了新思路。CSCs分泌免疫抑制性因子，直接抑制效应免疫细胞功能（三）其他免疫治疗策略的抵抗：CSCs的“动态可塑性”与“干细胞样状态诱导”除ICIs和CAR-T外，CSCs对肿瘤疫苗、溶瘤病毒等其他免疫治疗策略也存在抵抗：-肿瘤疫苗：CSCs的低免疫原性使其难以被疫苗激活的T细胞识别；同时，CSCs可通过下调MHC-I类分子表达，逃逸CD8+T细胞的杀伤；-溶瘤病毒：CSCs的异常抗病毒反应（如RIG-I、MDA5通路激活）可抑制病毒的复制与扩散；此外，CSCs的高DNA修复能力可抵抗病毒诱导的细胞凋亡；-免疫调节剂（如CTLA-4抑制剂）：CSCs可通过上调CTLA-4配体（B7-1/B7-2）的表达，抑制T细胞的活化，同时促进Tregs的扩增，削弱CTLA-4抑制剂的疗效。CSCs分泌免疫抑制性因子，直接抑制效应免疫细胞功能值得注意的是，CSCs具有“可塑性”（plasticity），即非CSCs可在特定微环境压力下（如免疫治疗、化疗）转化为CSCs，这一过程通过表观遗传调控（如DNA甲基化、组蛋白修饰）及信号通路激活（如Wnt/β-catenin、Notch）实现，形成“治疗诱导的CSCs”，进一步加剧免疫抵抗。五、靶向肿瘤干细胞的免疫治疗策略：打破“免疫治疗瓶颈”的突破方向鉴于CSCs在肿瘤免疫治疗中的核心地位，靶向CSCs与免疫治疗的联合策略成为提高免疫疗效的关键。通过“清除CSCs-重塑免疫微环境-增强效应免疫细胞功能”的三重作用，有望打破免疫治疗耐药与复发的恶性循环。CSCs分泌免疫抑制性因子，直接抑制效应免疫细胞功能（一）靶向CSCs信号通路联合免疫治疗：“削弱干性，增强免疫原性”CSCs的自我更新与干性维持依赖于Wnt/β-catenin、Notch、Hedgehog等经典信号通路，抑制这些通路可诱导CSCs分化或凋亡，同时上调其免疫原性，增强免疫细胞的识别与杀伤。-Wnt/β-catenin通路抑制剂：如LGK974（PORCN抑制剂）、PRI-724（CBP/β-catenin抑制剂），可阻断Wnt信号传导，抑制CSCs自我更新。在结直肠癌模型中，LGK974联合抗PD-1治疗可显著降低CSCs比例（从18.7%降至5.2%），增加CD8+T细胞浸润（从12.3%升至28.7%），肿瘤生长抑制率提高至75%（单药治疗分别为35%和40%,P<0.01）；CSCs分泌免疫抑制性因子，直接抑制效应免疫细胞功能-Notch通路抑制剂：如γ-分泌酶抑制剂（GSIs），可抑制Notch受体活化，诱导CSCs分化。在乳腺癌中，GSIs联合抗CTLA-4治疗可逆转CSCs介导的免疫抑制，Tregs比例从22.5%降至10.8%，IFN-γ+T细胞比例从8.3%升至19.6%，显著延长小鼠生存期（P<0.001）；-Hedgehog通路抑制剂：如维莫德吉（Vismodegib），可抑制Hedgehog信号传导，减少CSCs数量。在基底细胞癌中，Vismodegib联合PD-L1抑制剂可使ORR从20%提高至55%，PFS延长4.2个月（P=0.002）。值得注意的是，信号通路抑制剂的剂量需严格控制，避免过度抑制导致正常干细胞毒性，同时需联合免疫治疗以发挥协同效应。CSCs分泌免疫抑制性因子，直接抑制效应免疫细胞功能（二）CSCs疫苗联合免疫治疗：“激活特异性抗CSCs免疫应答”CSCs疫苗是通过负载CSCs特异性抗原（如CD133、EpCAM、MAGE-A3）或全CSCs裂解物，激活DCs，诱导CSCs特异性T细胞免疫应答的策略。根据疫苗类型可分为：-多肽疫苗：如靶向CSCs抗原WT1、NY-ESO-1的多肽疫苗，可激活CD8+T细胞杀伤CSCs。在黑色素瘤II期临床试验中，WT1多肽疫苗联合PD-1抑制剂可使ORR达到40%，显著高于单药PD-1抑制剂（20%,P=0.03）；-DC疫苗：如负载CSCs裂解物的DC疫苗（DCVAC/Ovarian），可诱导多抗原特异性T细胞反应。在卵巢癌中，DCVAC联合贝伐珠单抗可使中位PFS延长至16.2个月（对照组10.1个月,P=0.007），且CSCs比例下降与PFS延长显著相关（r=-0.68,P<0.01）；CSCs分泌免疫抑制性因子，直接抑制效应免疫细胞功能-核酸疫苗：如mRNA疫苗，编码CSCs抗原（如CD44v6），可通过DCs交叉提呈，激活CD8+和CD4+T细胞。在胰腺癌模型中，CD44v6mRNA疫苗联合CAR-T细胞治疗可完全清除CSCs，并抑制肿瘤复发（100%小鼠生存期>60天，对照组20天,P<0.001）。CSCs疫苗的优势在于可诱导针对CSCs的长期免疫记忆，降低复发风险，但其临床疗效仍需通过大规模随机对照试验进一步验证。（三）靶向CSCs微环境联合免疫治疗：“打破免疫抑制，重塑TME”CSCs所在的微环境（如缺氧、酸性、纤维化）是其维持干性及免疫抑制的重要条件，靶向微环境可“解除武装”CSCs，增强免疫治疗效果：CSCs分泌免疫抑制性因子，直接抑制效应免疫细胞功能-逆转缺氧微环境：CSCs常聚集在缺氧区域，缺氧诱导因子-1α（HIF-1α）可促进CSCs干性及免疫抑制（如PD-L1上调）。使用HIF-1α抑制剂（如PX-478）或血红素加氧酶-1（HO-1）抑制剂（如锌原卟啉）可改善缺氧，增加T细胞浸润。在肝癌模型中，PX-478联合抗PD-L1治疗可使肿瘤缺氧区域比例从35%降至12%，CD8+T细胞浸润从8%升至25%，肿瘤体积缩小60%（单药治疗分别为30%和35%,P<0.01）；-抑制间质纤维化：CSCs可激活癌症相关成纤维细胞（CAFs），CAFs分泌的胶原、纤维连接蛋白形成物理屏障，阻止T细胞浸润。使用透明质酸酶（如PEGPH20）降解透明质酸或TGF-β抑制剂（如galunisertib）抑制CAFs活化，可改善T细胞浸润。在胰腺癌中，PEGPH20联合抗PD-L1治疗可使T细胞浸润密度提高3倍，ORR从10%提高至35%（P=0.02）；CSCs分泌免疫抑制性因子，直接抑制效应免疫细胞功能-调节代谢微环境：CSCs的高糖酵解活性导致微环境中乳酸积累，抑制T细胞功能。使用乳酸转运体MCT1抑制剂（如AZD3965）或LDHA抑制剂（如GSK2837808A）可降低乳酸水平，恢复T细胞功能。在黑色素瘤模型中，GSK2837808A联合抗CTLA-4治疗可使乳酸浓度从4.2mmol/L降至1.5mmol/L，IFN-γ+T细胞比例从6%升至18%，肿瘤生长抑制率提高至70%（单药治疗分别为40%和45%,P<0.01）。（四）CAR-T细胞靶向CSCs联合免疫治疗：“精准清除，防止复发”针对CSCs特异性抗原开发CAR-T细胞是直接清除CSCs的有效策略，同时联合免疫检查点抑制剂可克服CSCs的免疫抑制微环境，增强CAR-T细胞功能：CSCs分泌免疫抑制性因子，直接抑制效应免疫细胞功能-靶向CSCs特异性抗原：如CD133CAR-T细胞在胶质母细胞瘤中可显著延长小鼠生存期（中位生存期45天vs对照组20天,P<0.001）；EpCAMCAR-T细胞在胰腺癌中可清除80%的CSCs，抑制肿瘤生长；-armoredCAR-T细胞：在CAR-T细胞中表达免疫因子（如IL-12、IL-15），可激活局部免疫微环境，逆转CSCs介导的免疫抑制。例如，表达IL-12的CD133CAR-T细胞可在肿瘤局部高浓度分泌IL-12，促进T细胞活化及NK细胞浸润，在结直肠癌模型中完全清除CSCs并预防复发（100%小鼠生存期>90天,P<0.001）；CSCs分泌免疫抑制性因子，直接抑制效应免疫细胞功能-逻辑门控CAR-T细胞：通过“AND”逻辑门设计，要求CAR-T细胞同时识别两个CSCs抗原（如CD133+CD44+），提高特异性，减少脱靶毒性。在乳腺癌模型中，双靶点CAR-T细胞对CSCs的杀伤效率达95%，而单靶点仅60%（P<0.01），且无明显的正常组织毒性。尽管CAR-T细胞靶向CSCs取得了promising的进展，但仍面临抗原异质性、微环境抑制等挑战，未来需通过优化CAR设计、联合微环境调节剂进一步提高疗效。挑战与展望：迈向“CSCs-免疫治疗”协同新范式尽管靶向CSCs的免疫治疗策略展现出巨大潜力，但临床转化仍面临多重挑战：-CSCs的异质性与可塑性：不同肿瘤、不同患者间的CSCs存在显著异质性，且非CSCs可动态转化为CSCs，导致单一靶点疗效有限；-特异性靶点的缺乏：目前多数CSCs抗原（如CD133、CD44）在正常组织中也有表达，靶向后可能导致严重毒性；-联合治疗的毒性管理：多靶点联合治疗